(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダのシリンダ室内に嵌挿されたピストンを、前記シリンダの管軸方向の上死点と下死点との間で往復移動することにより、前記シリンダの管壁に形成された吸込口から前記シリンダ室内に液体を吸い込むとともに、前記シリンダ室内の前記液体を前記管壁に形成された吐出口から吐出する定量吐出装置であって、
前記吸込口と前記吐出口とは、前記シリンダの周方向に関して互いに異なる位置に形成されているとともに、前記ピストンには、前記シリンダ室に連通する流路が形成されており、
前記流路が前記吸込口又は前記吐出口に連通するように前記ピストンを前記シリンダの管軸周りに回転する動作と、前記管軸方向の前記上死点又は前記下死点へ前記ピストンを移動する動作とを、一つの入力動作から作り出して前記ピストンに出力するカム機構を備えており、
前記カム機構は、前記ピストンを前記シリンダの管軸周りに回転する動作を前記入力動作から作り出すべく入力軸に一体に設けられたグロボイダルカムと、前記管軸方向の前記上死点又は前記下死点へ前記ピストンを移動する動作を前記入力動作から作り出すべく前記グロボイダルカムの端面に設けられた溝カムと、を有し、
前記カム機構が前記一つの入力動作から作り出す動作は、
前記上死点に前記ピストンが位置した状態で、前記流路が前記吸込口に連通するように前記ピストンを前記管軸周りに回転する動作と、
前記流路が前記吸込口に連通した状態で前記管軸方向の前記下死点まで前記ピストンを移動する動作と、
前記下死点に前記ピストンが位置した状態で、前記流路が前記吐出口に連通するように前記ピストンを前記管軸周りに回転する動作と、
前記流路が前記吐出口に連通した状態で前記管軸方向の前記上死点まで前記ピストンを移動する動作と、を有し、
前記上死点においては、前記ピストンの前記シリンダ室を臨む端面が、該端面と対向する前記シリンダ室の端面に突き当たり、
前記シリンダは、前記管軸方向に沿って貫通孔が形成されたシリンダ本体と、前記貫通孔の一対の口部のうちで前記上死点側の口部に挿入されて前記口部を閉塞して前記シリンダ室を区画する蓋部と、を有し、
前記蓋部は、前記貫通孔内を前記管軸方向に移動可能に前記貫通孔に挿入されており、
前記シリンダ室の前記端面の位置を前記管軸方向に移動して前記上死点の位置を変更すべく、前記蓋部を前記管軸方向に移動する移動機構が設けられており、
前記カム機構の入力部に入力された前記入力動作に基づいて、前記カム機構の出力部は、前記管軸周りに回転する動作と、前記管軸方向に一定の移動量で往復移動する動作と、を行い、
前記出力部の往復移動に係る前記移動量は、前記移動機構によって液体の最大吐出量に対応する移動限に移動された前記蓋部に前記ピストンが突き当たる以上の長さを有し、
前記管軸方向に圧縮力が作用した際に前記管軸方向に弾性圧縮変形する弾性部材を介して、前記ピストンと前記出力部とは連結されていることを特徴とする定量吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定量吐出装置であって、
前記貫通孔は、前記吸込口又は前記吐出口の形成位置から前記管軸方向における前記上死点側の前記口部までに亘って同径に形成されていることを特徴とする定量吐出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の定量吐出装置であって、
前記蓋部において前記貫通孔に挿入される部分の外径は、前記管軸方向の所定範囲に亘って同径且つ最大径に形成されており、
前記貫通孔の内径と、前記所定範囲の外径との差は、２〜５ミクロンの範囲であり、
前記差に基づく隙間が、前記蓋部において前記貫通孔に挿入される部分と、前記貫通孔との間に形成されていることを特徴とする定量吐出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の定量吐出装置であって、
前記ピストンの前記シリンダ室を臨む端面は、前記管軸方向を法線方向とする平坦面に形成されており、
前記ピストンの前記端面に対向する前記シリンダ室の端面は、前記管軸方向を法線方向とする平坦面に形成されていることを特徴とする定量吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ室内のピストンを往復移動することにより、液体を定量吐出する定量吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボタン電池や電解コンデンサ等の製造工程での電解液の定量注入や、薬剤の製造工程での薬液の定量注入等においては、液体を定量吐出可能な定量吐出装置が使用されている。
【０００３】
この定量吐出装置１１０としては、プランジャ式ポンプを基本構成としたものを例示できる。図１Ａはこの定量吐出装置１１０の縦断面図であり、図１Ｂは、図１Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。
【０００４】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、シリンダ１４０のシリンダ室１４０Ｒ内に嵌挿されたピストン１５０は、前記シリンダ１４０の管軸Ｃ１４０方向の上死点と下死点との間で往復移動可能に設けられているとともに、同ピストン１５０は、前記シリンダ１４０の管軸Ｃ１４０周りに回転可能に設けられている。また、液体をシリンダ室１４０Ｒへ吸い込む吸込口１４３ｓと、シリンダ室１４０Ｒ内の液体を吐出する吐出口１４３ｂとは、シリンダ１４０の周方向に関して互いに異なる位置に形成されているとともに、前記ピストン１５０の外周面には、前記シリンダ室１４０Ｒに連通する流路１５２が形成されている。よって、この定量吐出装置１１０では、前記流路１５２が前記吸込口１４３ｓ又は前記吐出口１４３ｂに連通するように前記ピストン１５０を前記シリンダ１４０の管軸Ｃ１４０周りに回転する動作と、前記管軸Ｃ１４０方向の前記上死点又は前記下死点へ前記ピストン１５０を移動する動作とを行うことにより、液体を定量吐出するようになっている（特許文献１及び２を参照）。
【特許文献１】特開平７−２２７５６２号
【特許文献２】特開２００３−２２７４６０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような構成の定量吐出装置１１０においては、往復移動時の上死点及び下死点によって液体の吐出量が決まるため、当該吐出量の定量性の観点からは、これら上死点及び下死点へのピストン１５０の停止位置精度が重要となる。  
また、ピストン１５０の往復移動動作と回転移動動作とを正確に連動させないと、吐出量の誤差を招くため、これら動作の連動性も重要である。例えば、液体を吸い込み中に回転動作をしてしまうと吸い込み不良になる虞があるし、また、液体の吐出中に回転動作をしてしまうと吐出不良になる虞がある。  
ここで、特に後者の連動性に関しては、特許文献１及び２の両者とも、往復移動用のモーター１６４及び回転用のモーター１６８を各々独立に制御しているが、このような構成だと、これらモーター１６４，１６８同士の同期不良等に起因して、ピストン１５０の往復移動動作とピストン１５０の回転動作との間で動作タイミングがずれる虞があって、その場合には、吐出量の誤差を招いてしまう。
【０００６】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、ピストンの往復移動動作とピストンの回転動作との連動性に優れ、吐出量の精度向上を通じて定量性に優れた定量吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するための主たる発明は、
シリンダのシリンダ室内に嵌挿されたピストンを、前記シリンダの管軸方向の上死点と下死点との間で往復移動することにより、前記シリンダの管壁に形成された吸込口から前記シリンダ室内に液体を吸い込むとともに、前記シリンダ室内の前記液体を前記管壁に形成された吐出口から吐出する定量吐出装置であって、
前記吸込口と前記吐出口とは、前記シリンダの周方向に関して互いに異なる位置に形成されているとともに、前記ピストンには、前記シリンダ室に連通する流路が形成されており、
前記流路が前記吸込口又は前記吐出口に連通するように前記ピストンを前記シリンダの管軸周りに回転する動作と、前記管軸方向の前記上死点又は前記下死点へ前記ピストンを移動する動作とを、一つの入力動作から作り出して前記ピストンに出力するカム機構を備えていることを特徴とする定量吐出装置である。
【０００８】
本発明の他の特徴は、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ピストンの往復移動動作とピストンの回転動作との連動性に優れ、吐出量の精度向上を通じて定量性に優れた定量吐出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１１】
シリンダのシリンダ室内に嵌挿されたピストンを、前記シリンダの管軸方向の上死点と下死点との間で往復移動することにより、前記シリンダの管壁に形成された吸込口から前記シリンダ室内に液体を吸い込むとともに、前記シリンダ室内の前記液体を前記管壁に形成された吐出口から吐出する定量吐出装置であって、
前記吸込口と前記吐出口とは、前記シリンダの周方向に関して互いに異なる位置に形成されているとともに、前記ピストンには、前記シリンダ室に連通する流路が形成されており、
前記流路が前記吸込口又は前記吐出口に連通するように前記ピストンを前記シリンダの管軸周りに回転する動作と、前記管軸方向の前記上死点又は前記下死点へ前記ピストンを移動する動作とを、一つの入力動作から作り出して前記ピストンに出力するカム機構を備えており、
前記カム機構は、前記ピストンを前記シリンダの管軸周りに回転する動作を前記入力動作から作り出すべく入力軸に一体に設けられたグロボイダルカムと、前記管軸方向の前記上死点又は前記下死点へ前記ピストンを移動する動作を前記入力動作から作り出すべく前記グロボイダルカムの端面に設けられた溝カムと、を有し、
前記カム機構が前記一つの入力動作から作り出す動作は、
前記上死点に前記ピストンが位置した状態で、前記流路が前記吸込口に連通するように前記ピストンを前記管軸周りに回転する動作と、
前記流路が前記吸込口に連通した状態で前記管軸方向の前記下死点まで前記ピストンを移動する動作と、
前記下死点に前記ピストンが位置した状態で、前記流路が前記吐出口に連通するように前記ピストンを前記管軸周りに回転する動作と、
前記流路が前記吐出口に連通した状態で前記管軸方向の前記上死点まで前記ピストンを移動する動作と、を有し、
前記上死点においては、前記ピストンの前記シリンダ室を臨む端面が、該端面と対向する前記シリンダ室の端面に突き当たり、
前記シリンダは、前記管軸方向に沿って貫通孔が形成されたシリンダ本体と、前記貫通孔の一対の口部のうちで前記上死点側の口部に挿入されて前記口部を閉塞して前記シリンダ室を区画する蓋部と、を有し、
前記蓋部は、前記貫通孔内を前記管軸方向に移動可能に前記貫通孔に挿入されており、
前記シリンダ室の前記端面の位置を前記管軸方向に移動して前記上死点の位置を変更すべく、前記蓋部を前記管軸方向に移動する移動機構が設けられており、
前記カム機構の入力部に入力された前記入力動作に基づいて、前記カム機構の出力部は、前記管軸周りに回転する動作と、前記管軸方向に一定の移動量で往復移動する動作と、を行い、
前記出力部の往復移動に係る前記移動量は、前記移動機構によって液体の最大吐出量に対応する移動限に移動された前記蓋部に前記ピストンが突き当たる以上の長さを有し、
前記管軸方向に圧縮力が作用した際に前記管軸方向に弾性圧縮変形する弾性部材を介して、前記ピストンと前記出力部とは連結されていることを特徴とする定量吐出装置。
【００１２】
このような定量吐出装置によれば、前記ピストンを前記シリンダの管軸周りに回転する動作と、前記管軸方向の前記上死点又は前記下死点へ前記ピストンを移動する動作とを、上記カム機構が一つの入力動作から作り出す。よって、これら二つの動作の高い連動性を確実に確保できて、その結果、これら動作のタイミングずれに基づく吐出量の誤差の抑制を図れ、吐出量の精度向上を介して定量性に優れたものとなる。  
また、カム機構によって、前記管軸方向の前記上死点又は前記下死点へ前記ピストンを移動する動作を作り出すので、前記上死点及び前記下死点への停止位置精度の向上を図れ、その結果として、吐出量の精度向上を図れる。
【００１３】
また、前記カム機構が前記一つの入力動作から作り出す動作は、
前記上死点に前記ピストンが位置した状態で、前記流路が前記吸込口に連通するように前記ピストンを前記管軸周りに回転する動作と、
前記流路が前記吸込口に連通した状態で前記管軸方向の前記下死点まで前記ピストンを移動する動作と、
前記下死点に前記ピストンが位置した状態で、前記流路が前記吐出口に連通するように前記ピストンを前記管軸周りに回転する動作と、
前記流路が前記吐出口に連通した状態で前記管軸方向の前記上死点まで前記ピストンを移動する動作と、を有している。
よって、このような定量吐出装置によれば、シリンダ室内へ液体を吸い込む流路と、シリンダ室内の液体を吐出する流路とを切り換えるための切り換え弁を省略できて、装置構成の簡略化を図れる。
【００１４】
また、前記上死点においては、前記ピストンの前記シリンダ室を臨む端面が、該端面と対向する前記シリンダ室の端面に突き当たるようになっている。
よって、このような定量吐出装置によれば、前記シリンダ室内の液体を全て出し切ることができるので、吐出量の精度を高めることができる。
【００１５】
また、前記シリンダは、前記管軸方向に沿って貫通孔が形成されたシリンダ本体と、前記貫通孔の一対の口部のうちで前記上死点側の口部に挿入されて前記口部を閉塞して前記シリンダ室を区画する蓋部と、を有している。
よって、このような定量吐出装置によれば、シリンダ本体から蓋部を外すことにより、シリンダ室を区画する前記蓋部及び前記貫通孔を洗浄し易くなり、高レベルの衛生性を維持可能となる。
【００１６】
また、前記蓋部は、前記貫通孔内を前記管軸方向に移動可能に前記貫通孔に挿入されており、
前記シリンダ室の前記端面の位置を前記管軸方向に移動して前記上死点の位置を変更すべく、前記蓋部を前記管軸方向に移動する移動機構が設けられている。
よって、このような定量吐出装置によれば、前記移動機構によって前記蓋部を管軸方向に移動することにより、前記上死点の位置を変更できるので、前記シリンダ室の容積の変更を通じて液体の吐出量を変更可能となる。
【００１７】
また、前記カム機構の入力部に入力された前記入力動作に基づいて、前記カム機構の出力部は、前記管軸周りに回転する動作と、前記管軸方向に一定の移動量で往復移動する動作と、を行い、
前記出力部の往復移動に係る前記移動量は、前記移動機構によって液体の最大吐出量に対応する移動限に移動された前記蓋部に前記ピストンが突き当たる以上の長さを有し、
前記管軸方向に圧縮力が作用した際に前記管軸方向に弾性圧縮変形する弾性部材を介して、前記ピストンと前記出力部とは連結されている。
よって、このような定量吐出装置によれば、前記出力部は、その往復移動動作において前記ピストンが前記蓋部に突き当たった際においても、それ以上にピストンを蓋部に押し込ませるだけの移動量を有しているが、ここで、この余分な移動量は、出力部とピストンとの間に介装された前記弾性部材の弾性圧縮変形によって吸収される。よって、その出力部が前記一定の移動量で往復移動する構成を適用した場合であっても、上記蓋部の移動による液体の吐出量の変更を何等問題なく行うことができる。
【００１８】
かかる定量吐出装置であって、
前記貫通孔は、前記吸込口又は前記吐出口の形成位置から前記管軸方向における前記上死点側の前記口部までに亘って同径に形成されているのが望ましい。  
このような定量吐出装置によれば、少なくとも前記吸込口又は前記吐出口の形成位置から前記管軸方向における前記上死点側の前記口部までに亘っては、前記貫通孔の内周面は、段差や角部の一切無い平坦面になっているので、分解洗浄時の洗浄性を高めることができて、高レベルの衛生性を維持可能となる。
【００１９】
かかる定量吐出装置であって、
前記蓋部において前記貫通孔に挿入される部分の外径は、前記管軸方向の所定範囲に亘って同径且つ最大径に形成されており、
前記貫通孔の内径と前記所定範囲の外径との差は、２〜５ミクロンの範囲であるのが望ましい。  
このような定量吐出装置によれば、前記貫通孔の内周面と前記蓋部の外周面との間には上記２〜５ミクロンの隙間が形成されている。そして、この範囲の隙間によれば、空気の通過は許容されるが、液体の通過は規制される。よって、シリンダ室内に図らずも液体と共に混入してしまった気泡のみを、前記隙間から外へと排出することができて、その結果、気泡の存在に起因して、ピストンの上死点及び下死点から一義的に定まる量の液体が吐出され難くなることを有効に防ぐことができて、その結果、吐出量の精度を高めることができる。
【００２０】
かかる定量吐出装置であって、
前記ピストンの前記シリンダ室を臨む端面は、前記管軸方向を法線方向とする平坦面に形成されており、
前記ピストンの前記端面に対向する前記シリンダ室の端面は、前記管軸方向を法線方向とする平坦面に形成されているのが望ましい。  
このような定量吐出装置によれば、前記ピストンの前記端面及び前記シリンダ室の前記端面の何れも平坦面に形成されているので、上死点においてこれら端面は互いに密着して、前記シリンダ室内の液体を全て出し切ることができる。その結果、吐出量の精度を高めることができる。
【００２１】
＝＝＝参考例＝＝＝
図２Ａ乃至図３Ｂは、参考例に係る定量吐出装置１０の説明図である。図２Ａは、縦断面図であり、図２Ｂは図２Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。また、図３Ａは、定量吐出装置１０に係るシリンダ４０及びピストン５０の拡大断面図であり、図３Ｂは、図３Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。なお、以下の説明では、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、互いに直交する三方向を上下方向（鉛直方向）、前後方向（水平方向）、及び左右方向（水平方向）と言う。また、図の錯綜を防ぐべく、一部の部位については破断面のハッチングを図示していない。
【００２２】
図２Ａに示すように、この定量吐出装置１０は、液体を貯留する貯留タンク２０と、この貯留タンク２０から液体を所定量だけ吸い込むことにより計量するとともに、吸い込んだ量だけ吐出するシリンダ式の計量吐出部３０と、を備えている。
【００２３】
＜＜＜貯留タンク２０＞＞＞
貯留タンク２０は、適宜な有底容器であり、その内部は、底部に接続された吸い込み管２２を介して計量吐出部３０の吸込口４３ｓに連通されている。
【００２４】
＜＜＜計量吐出部３０＞＞＞
計量吐出部３０は、シリンダ４０と、シリンダ４０のシリンダ室４０Ｒ内に管軸Ｃ４０方向及び管軸Ｃ４０周りに摺動可能に嵌挿されたピストン５０と、ピストン５０を管軸Ｃ４０方向に往復移動させるとともに管軸Ｃ４０周りに回転させるためのピストン駆動機構６０と、を有している。
【００２５】
（１）シリンダ４０
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、シリンダ４０は、断面正円形状の貫通孔４０ｈが上下方向に沿って形成された部材を本体（シリンダ本体に相当）とする。そして、前記貫通孔４０ｈの上下一対の口部４０ａ，４０ｂのうちの上端の口部４０ａ（上死点側の口部４０ａに相当）には蓋部４５が設けられて略閉塞されているとともに、下端の口部４０ｂにはピストン５０が嵌挿されており、もって、蓋部４５とピストン５０と貫通孔４０ｈの内周面との三者により、上下方向を管軸Ｃ４０方向とするシリンダ室４０Ｒが区画形成されている。
【００２６】
また、このシリンダ４０の管壁には、周方向の互いに異なる位置に吸込口４３ｓと吐出口４３ｂとが貫通形成されており、もって、吸込口４３ｓを介してシリンダ室４０Ｒ内に液体を吸い込み、吐出口４３ｂを介してシリンダ室４０Ｒ内の液体を吐出する。なお、これら吸込口４３ｓ及び吐出口４３ｂの管軸Ｃ４０方向の位置は互いに同位置である。
【００２７】
蓋部４５は、貫通孔４０ｈ内に挿入された円柱体であり、適宜な脱着部材４６によって管軸Ｃ４０方向に移動不能にシリンダ４０の上端部に脱着可能に固定されている。そして、貫通孔４０ｈ内に挿入される部分の外径は、その下端から上方へ向かう所定範囲Ｒ４５に亘って同径且つ最大径に形成されている。
【００２８】
ここで、望ましくは、図４の拡大図に示すように、蓋部４５の上記所定範囲Ｒ４５の外径と前記貫通孔４０ｈの内径との差Ｓを、２〜５ミクロンの範囲に設定すると良い。そして、この範囲に設定すれば、蓋部４５と貫通孔４０ｈとの間の隙間Ｓにはエアーフィルムが形成され、これにより、気泡は逃がすが液体は漏出させない状態にすることができる。よって、仮にキャビテーション等によりシリンダ室４０Ｒ内に気泡が混入された場合であっても、当該気泡のみを前記隙間Ｓから逃がすことができる。その結果、気泡の存在に起因して、ピストン５０の上死点及び下死点から一義的に定まる量の液体が吐出され難くなることを有効に防ぐことができて、その結果、吐出量の精度向上を図れる。また、気泡溜まりに起因した振動や騒音等の発生も防ぐことができる。ちなみに、当該２〜５ミクロンのエアーフィルムでは、シリンダ室４０Ｒと外気圧との差圧が１気圧未満であれば液体のみならず気体も通過し難くなる。よって、吸込口４３ｓからの液体の吸い込み時には、上記差圧が１気圧未満になるようにピストン５０を動作させれば、上記隙間Ｓからのシリンダ室４０Ｒへの外気の引き込みは有効に防止される。
【００２９】
また、望ましくは、前記貫通孔４０ｈは、図３Ａに示すように、少なくとも前記吸込口４３ｓ及び前記吐出口４３ｂの形成位置から前記上端の口部４０ａまでに亘って同径に形成されていると良い。そして、このように形成されていれば、前記吸込口４３ｓ及び前記吐出口４３ｂの形成位置から前記上端の口部４０ａまでに亘っては、前記貫通孔４０ｈの内周面は段差や角部の一切無い平坦面になっているため、分解洗浄時の洗浄性を高めることができる。
【００３０】
また、上記構成のシリンダ４０は、概ね貫通孔４０ｈを形成するだけで出来上がるため、その加工は容易である。よって、加工が容易な分、材料の選択自由度に長け、例えばセラミックス等の化学的安定性の高い難加工性の材料でも製造可能である。更には、蓋部４５も断面正円形状の円柱体であるので、その加工は容易である。よって、同様に材料の選択自由度に長け、例えばセラミックス等でも製造可能である。
【００３１】
（２）ピストン５０
図５Ａ乃至図５Ｄは、ピストン５０のピストン動作（上下方向の往復移動動作）の説明図である。ピストン５０は、管軸Ｃ４０方向の全長に亘って同一外径の円柱体であり、シリンダ室４０Ｒ内に摺動可能に嵌入されている。そして、図５Ｃに示すシリンダ４０の管軸Ｃ４０方向における下死点から上方へと図５Ｄの蓋部４５に突き当たるまで上昇し、その突き当たり位置を上死点として往復移動する。
【００３２】
ピストン５０の外周面には、管軸Ｃ４０方向に沿う液体の流路５２が、管軸Ｃ４０方向の所定位置から上端までに亘って切り欠き形成されている。そして、この所定位置は、図５Ａ及び図５Ｄに示すように、ピストン５０が上死点に位置する際に吸込口４３ｓ及び吐出口４３ｂに対向する位置である。よって、図５Ａに示すように、ピストン５０の回転動作により前記流路５２を吸込口４３ｓの位置に一致させると、吸込口４３ｓとシリンダ室４０Ｒとが連通されるため、その状況下で下方へピストン５０を移動させれば、図５Ｂに示すようにシリンダ室４０Ｒに液体を吸い込むことができる。また、同じくピストン５０の管軸Ｃ４０周りの回転動作により図５Ｃに示すように前記流路５２を吐出口４３ｂの位置に一致させると、吐出口４３ｂとシリンダ室４０Ｒとが連通されるため、その状況下で上方へピストン５０を移動させれば、図５Ｄに示すようにシリンダ室４０Ｒ内の液体を吐出することができる。
【００３３】
なお、図５Ａに示すように、シリンダ室４０Ｒを臨むピストン５０の上端面５０ａは、管軸Ｃ４０方向を法線方向とする平坦面に形成されており、また、前記ピストン５０の上端面５０ａに対向するシリンダ室４０Ｒ内の前記蓋部４５の下端面４５ｂも、前記管軸Ｃ４０方向を法線方向とする平坦面に形成されている。よって、図５Ｄに示すように、上死点においてピストン５０の上端面５０ａがシリンダ室４０Ｒ内の蓋部４５の下端面４５ｂに突き当たった際には、これら端面５０ａ，４５ｂは互いに密着して、前記シリンダ室４０Ｒ内の液体を全て出し切ることができる。その結果、吐出量の精度を高めることができる。
【００３４】
また、ピストン５０は断面正円形状の円柱体であるので、その加工は容易である。よって、材料の選択自由度に長け、例えばセラミックス等でも製造可能である。
【００３５】
（３）ピストン駆動機構６０
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ピストン駆動機構６０は、ハウジング６１と、ハウジング６１に回転可能に設けられた入力軸６３（入力部に相当）と、前記管軸Ｃ４０方向に往復移動可能且つ前記管軸Ｃ４０周りに回転可能にハウジング６１に設けられた出力軸６５（出力部に相当）と、入力軸６３の回転動作を前記管軸Ｃ４０方向の往復移動に変換して出力軸６５に伝達する第２カム機構７０と、同じく入力軸６３の回転動作を前記管軸Ｃ４０周りの回転動作に変換して出力軸６５に伝達する第１カム機構８０と、を備えている。
【００３６】
ハウジング６１は略直方体の箱であり、その内部空間に第１カム機構７０と第２カム機構８０とが収容されている。また、ハウジング６１の上壁部には、前記シリンダ４０の下端の口部４０ｂがステー部材４０ｃを介して載置されてねじ止めされている（図２Ａを参照）。
【００３７】
図２Ｂに示すように、入力軸６３は、ハウジング６１の水平方向の前後に対向する側壁部６１ａ，６１ｂに、軸受け６４を介して回転可能に軸支されている。そして、入力軸６３の一端部は一方の側壁部６１ｂを貫通してハウジング６１外に突出し、その突出している部分に駆動モーターの駆動回転軸（不図示）が連結されている。なお、この入力軸６３には、第１カム機構７０を構成するグロボイダルカム７１が同軸且つ一体に設けられているが、これについては後述する。
【００３８】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、出力軸６５は、略円筒部材６６の内周面にスプライン嵌合されて軸方向に摺動可能な軸体を本体とする。そして、当該出力軸６５は、その軸方向を上記の入力軸６３と直交する鉛直方向の上下に向けた状態で、前記略円筒部材６６が前記ハウジング６１の上壁部の筒部６１ｃの軸受け６７に回転可能に軸支されることによりハウジング６１に支持されている。また、当該出力軸６５の上端部は、前記ピストン５０の下端部に同軸且つ一体に直結されている。よって、出力軸６５を介してピストン５０には、下記の第１カム機構７０及び第２カム機構８０が作り出す回転動作及び往復移動動作が伝達されることになる。
【００３９】
第１カム機構７０は、入力軸６３に同軸に設けられたグロボイダルカム７１を本体とし、このグロボイダルカム７１の外周面には、前記入力軸６３の回転角度に応じてその入力軸６３の軸Ｃ６３方向に沿って変位する略螺旋状のテーパーリブ７１ａが形成されている。また、グロボイダルカム７１の外周面に対向して、前記出力軸６５に係る前記略円筒部材６６が配置されており、当該略円筒部材６６の外周面には、その周方向に等間隔を隔てて複数のカムフォロワ７３が設けられ、隣り合うカムフォロワ７３，７３同士で上記のテーパーリブ７１ａを挟み込むようになっている。よって、上記の駆動モーターから入力軸６３へ回転が入力されると、グロボイダルカム７１が回転するが、そうすると、略円筒部材６６の互いに隣り合うカムフォロワ７３，７３同士が前記テーパーリブ７１ａを挟み込みながら順次グロボイダルカム７１の軸Ｃ６３方向の例えば前方又は後方に送られて、これにより、略円筒部材６６がバックラッシ無く回転するようになっている。ここで、この略円筒部材６６と出力軸６５とはスプライン嵌合している。よって、この略円筒部材６６の回転動作が出力軸６５にも伝達され、その結果、出力軸６５は入力軸６３の回転に応じて回転動作をすることになる。
【００４０】
第２カム機構８０は、上記のグロボイダルカム７１の端面に形成された溝カム８１（正面カム）を本体とする。すなわち、前記端面には、入力軸６３の回転角度に応じてその軸芯Ｃ６３からの距離が変位する無端状の溝カム８１が刻設されている。そして、この溝カム８１には、揺動アーム８３の略中央部の力点部に設けられた第１転動体８５が係合されており、当該揺動アーム８３はその一端の支点部８３ａがハウジング６１に回転自在に軸支され、他端の作用点部に設けられた第２転動体８７が上記の出力軸６５の外周面に形成された環状溝部８９に係合されている。よって、入力軸６３が回転すると、前記溝カム８１に力点部が係合された揺動アーム８３が入力軸６３の回転角度に応じて上下に揺動し、この揺動アーム８３の揺動は、上記環状溝部８９を介して出力軸６５へと伝達される。その結果、出力軸６５は入力軸６３の回転に応じて上下の往復移動動作をすることになる。なお、出力軸６５と略円筒部材６６とはスプライン嵌合しているので、この出力軸６５の往復移動動作が略円筒部材６６に伝達されることは無い。
【００４１】
そして、以上のように、第１カム機構７０と第２カム機構８０とによって出力軸６５は回転動作と往復移動動作とをすることから、第１カム機構７０のカム曲線たるテーパーリブ７１ａの曲線と、第２カム機構８０のカム曲線たる溝カム８１の曲線とを適宜設定すれば、出力軸６５を介して、以下に示すような回転動作及び往復移動動作をピストン５０に行わせることができて、これにより、計量吐出部３０に液体を計量させつつ吐出させることができる。
【００４２】
図６は、計量吐出部３０のピストン５０の動作タイミング線図である。  
先ず、図６の工程（ａ）においては、図５Ａに示すように上死点にピストン５０が位置した状態で、ピストン５０が管軸Ｃ４０周りに回転され、これにより流路５２が吸込口４３ｓに連通される。次に、図６の工程（ｂ）においては、図５Ｂに示すように、流路５２が吸込口４３ｓに連通した状態で管軸Ｃ４０方向の下死点までピストン５０が移動され、これにより、シリンダ室４０Ｒ内には、上死点から下死点までの長さに対応した容積の液体が計量されつつ吸い込まれる。そうしたら、図６の工程（ｃ）においては、図５Ｃに示すように、下死点にピストン５０が位置した状態で、ピストン５０は管軸Ｃ４０周りに回転され、これにより流路５２が吐出口４３ｂに連通される。最後に、図６の工程（ｄ）においては、図６Ｄに示すように、流路５２が吐出口４３ｂに連通した状態で管軸Ｃ４０方向の上死点までピストン５０が移動されて、これにより、吐出口４３ｂから上記容積の液体が吐出される。
【００４３】
ここで、ピストン駆動機構６０として第１カム機構７０及び第２カム機構８０を用いたことによる作用効果について述べる。先ず、上述したように、ピストン５０に係るこれら管軸Ｃ４０周りの回転動作及び管軸Ｃ４０方向の往復移動動作を、入力軸６３に入力される一つの入力回転動作から作り出すので、これら二つの動作の高い連動性及び同期性を確実に確保できて、その結果、これら動作のタイミングずれに基づく吐出量の誤差を抑制できる。そして、吐出量の精度の向上を図れて定量性に優れたものとなる。
【００４４】
また、カム機構によって管軸Ｃ４０方向の上死点及び下死点へピストン５０を移動する動作を作り出すので、上死点及び下死点への停止位置精度の向上を図れ、その結果、吐出量の精度の向上を介して定量性に優れたものとなる。
【００４５】
＝＝＝本実施形態＝＝＝
上述の参考例では、液体の吐出量を変更できなかったが、この実施形態では、液体の吐出量を変更可能にすべく吐出量変更機構９０が追設されている点で主に相違する。なお、これ以外の点はほぼ参考例と同じであり、参考例と同一の構成については同一の符号を付して示し、その説明は省略する。
【００４６】
図７Ａは、本実施形態に係る吐出量変更機構９０の縦断面図であり、図７Ｂは、図７Ａ中のＢ−Ｂ線矢視の側面図である。また、図８Ａ及び図８Ｂは、吐出量を変更する様子を示す説明図である。なお、図７Ａ、図８Ａ、及び図８Ｂでは、一部の部位を側面視で示している。
【００４７】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、吐出量変更機構９０は、シリンダ４０の前記蓋部４５を管軸Ｃ４０方向に移動する移動機構を有しており、ここでは、移動機構としてマイクロメーター９１が適用されている。マイクロメーター９１は、摘み部９２の回転量に比例して進退するヘッド（不図示）を有する。そして、当該ヘッドの下端部は前記蓋部４５の上端面に同軸且つ一体に連結されている。よって、摘み部９２の目盛りを見ながら当該摘み部９２を回すことにより、蓋部４５を管軸Ｃ４０方向の上下へ移動できるとともに、蓋部４５を所定位置に移動後にはその位置で摘み部９２の回転を停止してロックすることにより蓋部４５を管軸Ｃ４０方向に移動不能に固定することができる。このようにして、シリンダ室４０Ｒの管軸Ｃ４０方向の上端位置が変更される。
【００４８】
但し、シリンダ室４０Ｒの上端位置を変更しただけでは、吐出量を変更することはできない。すなわち、シリンダ室４０Ｒの上端位置の変更に応じて、ピストン５０の上死点の位置も変更しなければ、シリンダ室４０Ｒ内の液体を全て出し切ることはできない。そして、上述のピストン駆動機構６０では、カム機構を用いていることもあって、ピストン５０の管軸Ｃ４０方向の往復移動量は常に一定であり、よって、このままの構成では、シリンダ室４０Ｒの上端位置の変更に対応させてピストン５０の上死点の位置を変更することは不可能である。
【００４９】
この点につき、この実施形態では、以下の二つの工夫をすることにより、カム機構をそのまま用いながら、上述のピストン５０の上死点の位置を変更できるようにしている。
【００５０】
先ず、一つ目の工夫として、ピストン５０の管軸Ｃ４０方向の移動量を大きく設定することにより、前記蓋部４５が移動可能範囲の最上限（移動限に相当）に位置する場合においても当該蓋部４５にピストン５０が突き当たるようにしている（図８Ａを参照）。なお、これは、溝カム８１の曲線形状を変更することにより達成される。ちなみに、この最上限に蓋部４５が位置する場合には、液体の吐出量は最大となる。
【００５１】
次に、二つ目の工夫として、図７Ａ及び図７Ｂに示すように弾性部材９５を介してピストン５０と出力軸６５とを連結する連結構造を用いている。そして、この構成によれば、最大吐出量よりも少ない吐出量に設定すべく、図８Ａから図８Ｂの状態へと前記最上限の位置から下方に蓋部４５が移動された場合であっても、ピストン５０は問題無く吐出動作を行うことができる。すなわち、液体吐出動作の過程でピストン５０が蓋部４５に突き当たった際には、出力軸６５からピストン５０に付与される余剰分の移動量は、出力軸６５とピストンとの間に介装された前記弾性部材９５の圧縮変形によって吸収される（図８Ｂを参照）。よって、ピストン５０を介して過大な圧縮力が蓋部４５に作用することや、出力軸６５を介して過大な圧縮力が第２カム機構８０に作用することを防ぐことができて、その結果、定量吐出装置１０を破損すること無くピストン５０はシリンダ室４０Ｒ内の液体を全て出し切ることができる。
【００５２】
このような連結構造は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、ピストン５０の下端面から管軸Ｃ４０方向の下方に向けて突出形成された筒部９６と、筒部９６に下方から挿入される前記出力軸６５と前記下端面との間に介装される前記弾性部材としてのコイルばね９５と、筒部９６と出力軸６５とを管軸Ｃ４０周りの相対回転不能に且つ管軸Ｃ４０方向に所定量だけ相対移動可能に連結する連結ピン９７と、から主に構成される。
【００５３】
連結ピン９７は、出力軸６５の上端部が筒部９６内に挿入された状態において、筒部９６と出力軸６５とを水平方向に貫通して設けられている。そして、連結ピン９７が通される貫通孔６５ａ，９６ａは、出力軸６５については、ほぼ連結ピン９７と同径の正円形に形成されているが、筒部９６については、管軸Ｃ４０方向たる上下に長い長孔９６ａに形成されており、この長孔９６ａの長さが前記所定量に対応して設定されている。よって、出力軸６５とピストン５０とは、コイルばね９５のばね力に抗して管軸Ｃ４０方向に前記所定量だけ相対移動可能である。
【００５４】
ここで、上記の所定量は、シリンダ室４０Ｒの最上限の位置から下方へ移動され得る蓋部４５の移動量と同値に設定される。つまり、吐出量の変更範囲に基づいて設定される。また、コイルばね９５としては、ピストン５０の上昇時に作用する吐出圧力ではほぼ圧縮変形せずに、ピストン５０が蓋部４５に突き当たった際に蓋部４５から付与される反力では圧縮変形するようなばね剛性値のものが使用される。よって、図８Ｂに示すように、蓋部４５を最上限の位置から下方へと移動した場合であっても、その移動量が吐出量の変更範囲内であれば、突き当たり時に蓋部４５やピストン５０に大きな負荷を与えること無く、また、吐出動作時に大きな応答遅れが生じること無くピストン５０は吐出動作を行うことができる。
【００５５】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形が可能である。
【００５６】
（ａ）前述の参考例及び実施形態では、シリンダ室４０Ｒに連通する流路５２をピストン５０の外周面に形成した。すなわち、図９Ａの上面図及び当該上面図中のＡ−Ａ断面図に示すように、ピストン５０の外周面の周方向の一部に平面部分５２を切り欠き形成してピストン５０の上部を略断面Ｄ字形状にし、この平面部分５２を液体が流れる流路５２としたが、何等これに限るものではない。例えば、図９Ｂに示すようにピストン５０の内部に略Ｌ字型の貫通孔５３を形成してピストン５０の外周面と上端面とを連通し、これを流路５３としても良い。なお、前者の図９Ａの流路５２の場合は、ピストン５０の外周面の一部を平坦に削るだけなので、その加工し易さの点で優れており、後者の図９Ｂの流路５３の場合はピストン５０の外周面の加工面積が小さくなるので、ピストン５０とシリンダ４０との間の密閉性の点で長じている。
【００５８】
（ｂ）前述の実施形態では、吐出量調整機構９０としてマイクロメーター９１を例示したが、何等これに限るものではなく、例えば、送りねじ機構等でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１Ａは、従来の定量吐出装置１１０の縦断面図であり、図１Ｂは、図１Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。
【図２Ａ】参考例に係る定量吐出装置１０の縦断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】図３Ａは、定量吐出装置１０に係るシリンダ４０及びピストン５０の拡大断面図であり、図３Ｂは、図３Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】蓋部４５とシリンダ４０の貫通孔４０ｈとの間の隙間Ｓの説明図である。
【図５】図５Ａ乃至図５Ｄは、ピストン５０のピストン動作の説明図である。
【図６】計量吐出部３０のピストン５０の動作タイミング線図である。
【図７】図７Ａは、本実施形態に係る吐出量変更機構９０の縦断面図であり、図７Ｂは、図７Ａ中のＢ−Ｂ線矢視の側面図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、吐出量を変更する様子を示す説明図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、ピストン５０に形成される流路５２，５３の説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  定量吐出装置、２０  貯留タンク、２２  吸い込み管、
３０  計量吐出部、４０  シリンダ、４０Ｒ  シリンダ室、
４０ａ  上端の口部（上死点側の口部）、４０ｂ  下端の口部、
４０ｃ  ステー部材、４０ｈ  貫通孔、４３ｂ  吐出口、４３ｓ  吸込口、
４５  蓋部、４５ｂ  下端面、４６  固定部材、５０  ピストン、
５０ａ  上端面、５２  平面部分（流路）、５３  貫通孔（流路）、
６０  ピストン駆動機構、  ６１  ハウジング、６１ａ  側壁部、
６１ｂ  側壁部、６１ｃ  筒部、６３  入力軸（入力部）、
６５  出力軸（出力部）、６５ａ  貫通孔、６６  略円筒部材、
６７  軸受け部材、７０  第１カム機構（カム機構）、
７１  グロボイダルカム、７１ａ  テーパーリブ、７３  カムフォロワ、
８０  第２カム機構（カム機構）、８１  溝カム、８３  揺動アーム、
８３ａ  支点部、  ８５  転動体、８７  転動体、８９  環状溝部、
９０  吐出量調整機構、９１  マイクロメーター（移動機構）、
９２  摘み部、９５  コイルばね（弾性部材）、９６  筒部、９６ａ  長孔、
９７  連結ピン、Ｃ４０  管軸、Ｃ６３  軸（軸芯）、
Ｒ４５  所定範囲、Ｓ  隙間
【図１】
0005268409.tif 000002
【図２Ａ】
0005268409.tif 000003
【図２Ｂ】
0005268409.tif 000004
【図３】
0005268409.tif 000005
【図４】
0005268409.tif 000006
【図５】
0005268409.tif 000007
【図６】
0005268409.tif 000008
【図７】
0005268409.tif 000009
【図８】
0005268409.tif 000010
【図９】
0005268409.tif 000011